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项目名称 技术分类 单位信息 第一发明人 专利情况 项目简介 发明创新点 产业化及市场应用

项目名称:一种基于相变材料的冷却流体

  • 广东石油化工学院
  • 广东省茂名市官渡二路139号
  • 525000
  • 程亮
  • 13591339610

第一发明人

姓名 程 亮 电话 电子邮件 chengliang@gdupt.edu.cn
区号 邮编 通信地址 广东省茂名市官渡二路139号

其他发明人

张 杰 于 军

专利情况

专利类型 专利状态
申请号 授权日期 授权专利号
202011428438.1 2022-12-09 ZL202011428438.1
202110092501.7 2022-01-28 ZL202110092501.7
202011360672.5 2023-08-18 ZL202011360672.5
参展目的

项目简介

相变材料(Phase Change Material 简称:PCM)是一种具有良好的潜热和显热性能的智能材料,具有广阔应用前景。目前被应用于太阳能利用、工业余热废热回收、建筑节能、恒温服饰、蓄冷蓄热空调以及电器件恒温等能源、材料、航空航天、纺织、电力、医学仪器、建筑等领域。 聚醚是一种含有氧原子的长链聚合物,根据链结构不同,可以分为水溶性、水不溶和油溶性聚醚。在相变材料中,聚醚是一种很好的骨架材料(壳材),用于制备一种稳定性好、易于分散于油或水中,具有高的热熔以及导热系数的相变材料。 本团队从2010年开始聚醚的制备工作,2015年开始基于聚醚相变材料的研究工作。现已开发出制备聚醚的双金属催化剂,开发了具有水溶性、水不溶和油溶性的聚醚及其衍生物,开发了基于聚醚的润滑油、冷却液等产品。研发团队先后开展《基于双金属催化剂的非油溶性聚亚烷基二醇(PAG)的开发》、《油溶性聚亚烷基二醇(PAGs)的开发》、《脂肪酸酯的开发及其在难燃液压液中的应用》、《冷却液液体复合剂的研制》、《活性聚合的新型PAMA型黏度指数改进剂的研制》等项目,总金额达到2000多万元。目前正在进行的项目包括广东省教育厅项目《纯水基热管理液中相变材料的开发研究》、科技厅项目《新型微胶囊相变材料制备及在传热流体中的应用研究》等,这些项目均是围绕聚醚及在相变材料中的应用开展。依据此研究背景,授权了《一种相变材料及其制备方法》《一种浸入式冷却流体及其制备方法》《聚醚衍生物及其制备方法》等系列发明专利,从核心材料到产品均进行了保护。 本项目开发的基于聚醚的相变材料主要应用水基/油基热管理液中,因此水基/油基热管理液产业链上的节点均可以作为目标客户,其中包括终端OEM(新能源车企、核电、电子设备制造商等)、维修市场、线上零售客户以及复合剂及产品制造企业等。针对不同的客户群体,采用灵活多变的商业模式;对于终端OEM客户,开展以问题解决方案为目标,辅以降低成本和完善后服务的手段开发和维护客户;对于终端维修市场,开展以配套OEM服务、完善的物流体系以及灵活销售政策开发客户;对于零售客户,主要采取线上宣传和线下体验的方式开展,并对其物流和更换服务提供支持。针对复合剂开发及产品制造企业,采取技术合作、委托加工、人员培训等方式开展合作。以此,开发、维护不同客户。对于销售模式方面,主要采用直销方式,并兼以代理商、分销商的模式同步进行。

发明创新点

本项目负责开发基于聚醚的相变材料并将其应用于水基/油基热管理液中。该相变材料以聚甲基丙烯酸酯和烷基羧酸为芯材,聚醚(水溶性、水不溶、油溶性)为骨架(壳材)的相变材料制备工艺研究。结合相变材料储热、放热的优势,将其投入到水基/油基流体中,开展水基/油基流体的储、放热能力、导热效率与相变材料结构、工艺的关系研究。本项目产品是基于聚醚为骨架(壳材)、聚甲基丙烯酸酯和烷基羧酸为芯材的相变材料,具有产品多样性的特点。本项目产品可以应用于纯水基的传热流体中,不添加醇类降冰剂的条件下,可以降低纯水冰点,降低了由于添加乙二醇/丙二醇等降冰剂的成本(现有乙二醇、丙二醇的价格分别为5000、7000元/吨,去离子水价格为50~100元/吨),与其它复合剂兼容性好,可以应用于核电、风电等领域。 由于本项目产品本身具有低电导率,可以应用于燃料电池、5G电子、雷达等领域的传热流体,在提供高效传热效率的同时,不增加流体电导率。 由于本项目产品使用聚醚作为骨架,分子量具有一定延展性。在机械设备的高低温状态,传热流体的黏度不受影响,较好的保持了高传热效率和良好流动性。 目前,市场上还未见到同类产品流通,本项目产品可以为高端市场提供一种热管理的有效解决方案。

产业化及市场应用效益情况

目前,国内传热流体应用领域广泛。汽车领域用量为70万吨/年,雷达领域用量为20万吨/年,5G基站领域用量为10万吨/年,核电领域用量为50万吨/年,风力发电领域用量为30万吨/年,其中,新能源汽车、大功率雷达、5G 基站、核电等领域的技术要求和利润率均高于市场普通产品。然而热量传输依然是工业界面临的一大挑战,如能源、电子、核电、金属加工等领域,及时、有效的热量传输对设备的性能影响至关重要。为了解决热量传输问题,研究人员主要从散热设备的微通道结构以及传热流体开发两方面开展研究工作,其中,传热流体开发主要集中于新型导热材料的研究。 目前,国内外均开展了相变材料在传热流体传热效率相关研究,大多都集中于将相变材料以涂抹或单独使用的方式应用于热管理领域。国外只有BP(英国石油)公司公开了关于含相变材料传热流体的报道,国内没有详细的应用报道。因此,开展基于聚醚的相变材料制备,及其应用于水基/油基传热流体中的研究工作具有世界前瞻性、挑战性,同时具有巨大的市场需求。

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